Эволюция | elvensou1.ru - Part 2

Рубрика | Эволюция

10 Май 2013 Рубрика:

Слепые рыбы обретают способность видеть

Очень интересный эксперимент, показывающий процесс эволюции в действии.

Еще в далеком 1809 Ламарк писал о слепыше, который, как и крот, ведет подземный образ жизни, в связи с чем полностью утратил способность видеть. Никакого другого объяснения этому факту просто не было,  ведь атрофированные органы зрения у него все-таки были, хоть и глубоко под слоем кожей и волосяного покрова.

Схожим примером эволюционной редукции является мексиканская пещерная рыбка, не имеющая глаз и, соответственно, полностью слепая. Проживает эта рыбка в пещерных водоемах и, по оценкам ученых, она не видела солнечного света не менее, чем 1млн лет.

cave-fish

Быстрое прозрение

Ученые подробно изучили это существо. Им уже было известно, что рыбка эволюционировала от наземных форм, которые не только умели передвигались в прошлом по суше, но и обладали полноценными органами зрения. Был также изучен геном рыбки и найдены участки, мутации на которых и породили «слепоту» вместе с потерей пигментации и некоторых других признаков. Решено было попробовать «научить» рыбку видеть, ведь теоретически это вполне реально.

Для эксперимента отобрали 29 различных популяций пещерных рыбок из пещер на северо-востоке Мексики. Все они были слепы (у некоторых вообще не были обнаружены глаза, у других же они были атрофированы и находились глубоко под кожей), но после их скрещивания у отдельных особей начали происходить мутации в геноме, которые в итоге восстанавливали утерянное зрение:

cave-fishes

Забавно иногда бывает: миллион лет, сотни тысяч поколений никогда не видевших света рыб. Но, как мы видим, это не сложно исправить — прозрение иногда возможно в очень сжатые сроки.

О плацебо, емко и достоверно

placebo-effectХочу представить перевод очень качественной, на мой взгляд, статьи о эффекте плацебо от Николаса Хамфри, известного физиолога, работающего в сфере эволюции сознания и интеллекта.

Эффект плацебо

Когда нам нездоровится мы чаще всего начинаем восстанавливаться сразу с получением врачебной помощи, но иногда эффект наблюдается даже тогда, когда лечение оказывалось в последствии пустышкой. Обычная вера в то, что восстановление наступит сама по себе исцеляет.

Это эффект плацебо (название появилось в средневековье из песен плакальщиков на похоронах, которым платили за отпевание мертвых, где в тексте которых были слова «Placebo Domino»). Мишель де Монтель, писавший в 1572, отмечал, что «существуют люди на которых лишь внимание со стороны медицины уже действенно», и он описывает то, что можно считать хрестоматийным примером плацебо:

Был на свете человек , который был болен и страдал от камней в почках. Он часто прибегал к клизмам, которые ему ставили врачи с полным соблюдением всех правил процедуры… Представьте его после, лежащего на животе, все привычные действия совершены, только применения клизмы как такового не было! По окончании процедуры, аптекарь удалился, а с пациентом продолжали обращаться так, словно ему действительно ставили клизму… и эффект был такой, словно он действительно её получил. Когда в целях экономии средств жена пациента решила иногда пробовать использовать теплую воду, результат разоблачил обман, этот способ совершенно не помогал и они были вынуждены вернуться к предыдущему.

Последние научные исследования по сравнению плацебо и не-плацебо, например эксперименты Монтеня, подтвердили реальность этого феномена. Этот эффект особо сильно проявляется при лечении боли, где, как в клинических так и лабораторных экспериментах, со всеми видами плацебо (сахарные таблетки, солевые растворы, поддельный ультразвук, даже простые слова, которые были преподнесены, как медицинские обезболивающие) добивались значительного облегчения.

Плацебо может быть эффективным при лечении целого ряда других заболеваний: в числе которых язвы желудка, сердечных болезней, депрессии и даже болезни Паркинсона. Роберт Бакман сказал об этом следующим образом: «Плацебо — это  экстраординарное лекарство! Он, видимо, влияет на практически все известные человечеству симптомы, работает как минимум на 30% пациентов, а иногда на 60%. Плацебо не имеет побочных эффектов и от него не бывает передозировки. Короче говоря, оно уверенно лидирует среди наиболее адаптивных, изменчивых, эффективных, безопасных и дешевых наркотиков среди всей мировой фармокопеи».

Тем не менее, еще многое предстоит узнать о том как же плацебо работает. Что именно является «разрешающим сигналом» для активации плацебо, и по каким системам организма оно передается?

Как на это «разрешение» воздействуют конкретные ожидания пациента и его общее настроение? Как изменения в мышлении больного и его отношение к своей болезни активируют физиологические механизмы приводящие к исцелению? Возникает еще более глубокий вопрос по поводу эволюционного механизма: какое биологическое преимущество может быть в том, чтобы мозг контролировал исцеляющие системы организма таким вот образом?

Люди полагаются на различные источники информации для предсказывания будущего. Понятно, что основная информация плацебо, сообщающая, что «это лечение поможет вам пойти на поправку», может быть передана чем угодно:  с помощью ассоциаций и точных указаний, рациональных аргументов, мистики, доверия и авторитета, но особое значение несут еле уловимые социальные сигналы, называемые «врачебный такт» (именно поэтому, например, плацебо может работать лучше под наблюдением одного врача, нежели другого). Но, каким-бы путем не шло сообщение, пациент должен иметь определенный настрой, чтобы получить его.

Существуют различия в отклике на эффект плацебо в различных культурах, которые, хоть и не совсем изучены на данный момент, но обещают пролить свет на то, как местные различия могут включать и выключать «ментальный ответ» (Moerman 2002) К примеру, плацебо работает эффективно в излечении язвы желудка (вероятность исцеления 60%), но практически не работает в Бразилии (7%); однако при лечении гипертония, использование плацебо являются наименее эффективными в Германии нежели где-либо еще.

Лечение с помощью плацебо, как правило, специфично для каждого участка тела, к которому оно применяется (например, болеутоляющий плацебо-крем наносится на левую руку и не снимают боль на правой). Поэтому эффект не может быть полностью объяснен изменением в общем настроении пациента. Скорее всего, ожидания пациента о том, что лечение поможет с определенной проблемой должно направляться в относительно узкую область.

Каким образом мозг передает сигнал телесным системам исцеления? Последние исследования в области нейро-иммунологии раскрыли «интимные» связи между центральной нервной системой и иммунной, с несколькими типами удвоенных нейротрансмиттеров, способных отсылать сигналы активации иммунной системы и наоборот. (Evans 2003) Существует, следовательно, и некоторая вероятность перекрестных помех. Использование при этом эндогенных опиатов, вероятно, играет ключевую роль; было установлено что применение плацебо при лечении боли является совершенно неэффективным,  если пациенту предварительно давали лекарство налоксон, которое полностью блокирует работу эндогенных опиатов. Более того, эндогенные опиаты также вовлечены в регулировку воспалений, тошноты, заживления ран и создание антител.

Поэтому, возможно, — но пока точно не доказано — что эндогенные опиаты отвечают за передачу эффекта плацебо между системами организма; в самом деле, они обеспечивают своего рода лингва франка (язык, используемый для общения между разными этническими группами. Пример: русский при СССР — Прим. перевод.) при воздействии нервной системы в отношении исцеления. Без сомнений, мы должны вскоре иметь ответы на вопросы о принципах работы плацебо, но всё же остается более важный вопрос: почему? Когда люди восстанавливаются после плацебо-лечения, то это происходит за счет собственной системы исцеления, которая и делает всю работу. Лечение плацебо — это самовосстановление. Но если возможности к самовосстановлению скрыты, почему же они не используются всегда? Если люди могут выздоравливать своими силами, то почему бы им не использовать их как только они заболевают, не дожидаясь, так сказать, внешнего «разрешения». Почему мозг должен дожидаться «позволения» оказывать помощь, если конечным результатом окажется торможение в лечении?

Этот парадокс может быть решен если рассмотреть плацебо в более широком эволюционном контексте (Humphrey 2002) Задолго до того, как лекарства и врачи начали существовать, человек уже разработал прекрасные системы ухода за своим здоровьем: за счет механизмов защиты вроде боли и лихорадки, активной борьбе с инфекцией, починки повреждения костной и других тканей, запуская соответствующее болезненное состояние и т.д. Однако ни одна из этих мер не обходится бесплатно (ресурсы иммунитета дорого стоят, боль ослабляет, а длительная болезнь расходует порой драгоценное время…) Поэтому было важно создать какие-то внутренние «системы управления», чтобы гарантировать оптимальную реакцию организма на недомогание.

Иногда, например, было бы лучше для больного человека выздороветь как можно быстрее, сбросив все защиты, такие как боль или создание полномасштабного иммунного ответа; но в других ситуациях более разумным будет оставаться нездоровым, слабым и экономить ресурсы для дальнейшего использования. Как правило, (и это критически важный момент для понимания плацебо) чем ярче перспективы быстрого восстановления, тем меньше будет получено преимуществ от полноценного течения болезни.

Но это означает, что «системы управления» нуждается в быстрых расчетах из умозаключений больного о том, что ему приготовит будущее. Соответствующая информация будет включать в себя характер угрозы, стоимость предпринития защитных мер, перспективы спонтанной ремиссии, сведения о людях поблизости, наличие социальной поддержки и т.д. Поэтому ум должен был стать дополнением к системе исцеления, таким образом с ней соединенный, чтобы собирать все эти сведения  В прошлом любая информация об окружающей среде обязана была приниматься в расчет. Но сегодня, медицина несколько изменила это положение дел. Это означает, что часто в расчет будут приняты целые тонны информации, а отдельные её фрагменты будут даже переписаны. Люди со временем обучились и их культура научила, что нет ничего более лучшего из показателей будущего исхода болезни (что облегчится боль, инфекция стихнет и он будет снова здоров) чем присутствие докторов, употребление лекарств и т.п.

Тем не менее, человеческие существа остаются привязанными к своему эволюционному наследию. Итак, сегодня сама перспектива медицинской помощи — вера пациента в нее — работает магическим способом по одной простой причине, вытекающей из всего вышесказанного. На протяжении большей части истории человечества происходило так, что как только у больного человека появлялись предпосылки полагать, что он будет жив-здоров, ему был нужен только необходимый повод, чтобы приблизить свое исцеление.

In “Oxford Companion to the Mind”, Ed. Richard Gregory, 2005
Placebo effect. Nicholas Humphrey

8 Май 2013 Рубрика:

Формирование лица эмбриона

Предлагаю посмотреть отрывочек из фильма BBC «Inside The Human Body» (2011), где показано, как создается человеческое очертание лица у эмбриона. Вот что происходит в моменты формирования человеческого плода (данные получены в результате сканирования):

В ролике ученые говорят о том, что эмбрион не просто растет, как кажется большинству из нас, а проходит через ряд трансформаций и преобразований, в результате которых и формируется привычный нам внешний вид. Впечатляет, не правда ли?

5 Май 2013 Рубрика:

Что за ископаемое изображено на картинке? Разгадка

Пару дней назад был пост с картинками-загадкой. Нужно было отгадать, что на них нарисовано. Вот они:

q1 q2

Попыток догадаться что же это за ископаемое было выдвинуто немного, хотя мне кажется назвать правильный ответ здесь не так-то просто без помощи гугла.

На картинке изображена нижняя челюсть рыбы Helicoprion, которая проживала на нашей планете около 310 млн. лет назад. Впервые такая «зубная спираль» была найдена в далеком 1899 году на Урале, и с тех каких-только предположений использовании этих зубов не было. Сходство с зубами акулы не подлежит сомнению, на вот как «это» работало было сложно представить. Вот наиболее предполагаемая на текущий момент гипотеза:

Есть и другие, и о них можно почитать в интернете.

Вот еще отрывок видео из передачи BBC про акул, здесь даже без перевода можно понять возможные причины появления такой необычной челюсти у акульих:

3 Май 2013 Рубрика:

Видео дополнение о том, как рыбы научились ходить

В статье о том, как рыбы вышли на сушу я забыл упомянуть, что некоторые примеры таких переходных форм существуют и сегодня. Приведу два наиболее ярких примера.

Первый — илистый прыгун. Увидев это существо, пожалуй, никаких вопросов о том, что из плавников могут получиться конечности не останутся. Судите сами:

А вот еще один забавный пример, чтобы проиллюстрировать, что навык перемещения опираясь на плавники мог без проблем развиваться и до выхода на сушу. Эту рыбку называют frogfish. Смотрите какая прелесть:

Мне кажется оба эти видео развеивают последние сомнения тех, кто считает, что между плавниками и полноценными конечностями для перемещения по суше существует непреодолимый ров.

2 Май 2013 Рубрика:

Что за ископаемое изображено на картинке? Загадка

Привет всем! Хотите небольшую загадку?

Вопрос: как думаете что за ископаемое изображено на картинках ниже? Что за живое существо могло бы это быть?

q1

Вот еще дополнительная картинка схожей находки:

q2

Пишите свои предположения и догадки. Напишу правильный ответ через денек другой. Думаю вас он удивит не меньше, чем меня.

22 Апр 2013 Рубрика:

Нил Шубин — Внутренняя рыба

f8c46961521db1ec2e3898b0eddДочитал отличную книгу «Внутренняя рыба» от Нила Шубина, ученого-профессора, известного , прежде всего, находкой Тиктаалика, — одного из наиболее значимого переходного звена между древнейшими обитателями моря и первых выходцев на сушу.

В книге описывается не только история его находки и рассказывается о том, как же все-такие рыбы вышли на сушу, но и производятся увлекательные сравнения нашей анатомии и анатомии… рыб. На первый взгляд может показаться, что такое сопоставление не совсем уместно, но это лишь на первый взгляд. На деле строение рыб — это сильно упрощенная структура нашего, человеческого, тела и некоторые сходства порой поражают читателя (сам Н. Шубин преподает анатомию для студентов-первокурсников как раз-таки на рыбах(!). Такой необычный угол обзора удобен для ответа на, казалось бы, сложные вопросы, делая их проще: «Как мы научились слышать?», «Почему мы икаем?», «Как у нас выросли зубы и сформировался скелет?» и многие другие.

Это книга о вопросах истоков эволюции и ответы на них крайне интересны. К тому же автор рассказывает обо всем этом очень живо и просто, приводит в пример интересные исследования и истории из личной жизни.

Книга довольно увлекательная, советую всем почитать.

10 Апр 2013 Рубрика:

Как мы разучились синтезировать витамин C

gbkomzljpueffk_CВитамин C является одним из незаменимым микронутриентов для нашего организма. На его использовании завязаны многие процессы в нашем теле: функционирование соединительной, костной ткани и их восстановление. Без него мы, как и многие живые существа, просто не жильцы.

Но вот загадка. Практически все млекопитающие умеют его самостоятельно синтезировать из глюкозы, а затем использовать по своему назначению. Человек же этого не умеет, как и все остальные высшие приматы. Как же так получилось, что наши совершенные, казалось бы, организмы не способны на синтез жизненно важного нам витамина?

За ответом, как мы обратимся к эволюционной теории и генетике.

Сломалось? На этот раз не страшно

Долгое время считалось, что человек потерял способность к синтезу витамина С полностью утратив ген, который ответственен за создание белка глюконо-лактон-оксидазы, участвующего в синтезе аскорбиновой кислоты. Оказалось, что это не совсем так, и позже ген таки был обнаружен как у человека так и у еще одного существа не умеющего синтезировать витамин, — морской свинки. Но он присутствовал в геноме не в рабочей форме, а как псевдоген. Этот участок генома был попросту неактивен за счет произошедших мутаций, которые вывели его из строя давным давно. Логика и эволюционная теория заставляла предположить, что такой псевдоген должен был быть найден и у высших приматов, к которым относится и сам человек.

В 1999 году псевдоген был обнаружен у шимпанзе, орангутангов и макак. Причем накопление поломок точно соответствовало положению в эволюционном древе, как и было предсказано. У морской свинки, что интересно, характер поломок был отличен, её история несколько отлична от нас.

Затем cхожим образом были изучены геномы других приматов, причем каждое следующее исследование было направлено к все более глубоким корням эволюционного древа. Последний из приматов у которого искомый ген еще находился в неактивном состоянии были представители отряда долгопятообразных (единственный выживший представитель которых — Tarsius), с которыми наши эволюционные пути разошлись примерно 58 млн. лет назад.

Следующая веточка — отряд мокроносых (среди которых наиболее известны, пожалуй, лемуры), с которым, как показывает изучение ДНК, наши пути разошлись примерно 60-63 млн. лет назад. Эти животные, как оказалось, умели синтезировать витамин С.

Выходит, что мы потеряли ген в промежутке между 58-63 млн. лет назад:

tree

На картинке красным показаны виды, не умеющие синтезировать витамин С, а зеленым те, кто не потерял этой способности. Соответственно утрата была где-то на стыке этих ветвей (синий цвет).

Как произошла утрата? Существует несколько предположений на этот счет. Некоторые ученые считают, что мутации, сломавшие ген, произошли в период бурных эволюционных перестроек и закрепилась в наших предках лишь потому, что они употребляли в достатке растительной пищи, которая содержала витамин С. Соответственно естественный отбор не избавился от этой оплошности, так как в этом просто не было надобности, выживали ведь животные и без синтеза. Поэтому по сей день мы, как и другие приматы, не умеем синтезировать аскорбиновую кислоту, и нуждаемся в её поступлениях с пищей.

7 Апр 2013 Рубрика:

Банан как доказательство существования Бога

Существуют люди которых принято называть креационистами, это те,  которые верят, что все окружающее нас (природа, растения и животные, планеты и звезды…) было создано высшим разумом, Богом и т.д. Чаще всего такое мировоззрение, конечно, связано религией, что вполне очевидно.

Но иногда особо отличившиеся креационисты пытаются доказать свою веру «фактами» и логикой. Получается это у них, мягко, говоря хреново, и порой за свои идеи и инновации они заслуженно высмеиваются. В США даже существует награда для таких вот «ученых», которая называется crockoduck за их перлы и выходки.

Вот один из победителей, знакомьтесь. Рей Комфорт, христианин, евангелист, любитель дебатов и очень забавный по жизни человек. Прославил он себя на всю Америку и интернеты благодаря своему доказательству существования Бога, за которое заслуженно сорвал кучу оваций. Смотрите сами:

(видео на английском, но ниже напишу перевод)

— Вот он, кошмар атеистов! Если вы изучите банан, вы увидите, что с одной его стороны есть 3 ребра. На другой — два. Если вы попробуете ухватить банан своими руками, вы заметите, что на верхних пальцах есть три канавки, а на нижнем — две. Банан и руки идеально созданы друг для друга.

Вы также обнаружите, что создатель банана, Всемогущий Бог, сделал его с нескользящей поверхностью. Еще фрукт имеет внешние индикаторы своего внутреннего содержания: зеленый — слишком рано, желтый — самый раз, черный — слишком поздно. Теперь, если посмотрите в верхнюю часть банана, вы обнаружите, что как и на баночке с содовой производители прикрепили открывашку, так что здесь Бог разместил открывашку в верхней части банана. Если вы тянете за нее, то содержимое даже не брызгает вам в лицо! 

Еще вы обнаружите обертку, которая поддается полному биологическому разложению. Обратите внимание, как изящно она сидит в нашей руке. Еще банан имеет особую часть вверху для легкого начала поедания. Это идеальная форма для человеческого рта. Банан просто жуется, легко усваивается и даже искривлен вдоль лица, чтобы сделать весь процесс намного легче. Серьезно, Кирк, все творение свидетельствует о гениальности Божественого творения!

Мне кажется приз вручен не зря. Логика действительно несокрушимая, а комментарии излишни.

3 Апр 2013 Рубрика:

Почему наши пальцы морщатся при контакте с водой?

Раньше считалось, что кожа на наших пальцах покрывается морщинами благодаря расширению при воздействии с водой. Затем в 1935 ученым попался пациент с пораженными нервами конечностей, и у этого человека наблюдалась одна странность: его пальцы не морщились при длительном соприкосновении с водой.

Прежняя гипотеза была вмиг отброшена. Если дело было лишь в расширении кожной площади в воде, то этот эффект наблюдался бы и без подключения нервной системы. К тому же не совсем понятно, почему этот эффект возникает лишь на пальцах рук и ног? Прежде это объяснялось отсутствием волосяного покрова и спецификой кожи, но участие нервной системы в процессе заставило предположить, что этот эффект имеет под собой эволюционные назначение. Выходит он давал определенное преимущество для вида в прошлом.

Сразу же были рассмотрены приматы, но ни у кого из них не было найдено ничего подобного.

Затем экспериментально было установлено, что морщинистые пальцы дают преимущество при держании влажных предметов. Испытуемые занимались различными манипуляциями сначала с сухими объектами (с ровной и довольно сложной для хватки структурой), затем с влажными, и оказалось, что во втором случае люди с морщинистой кожей на пальцах справлялись с задачами быстрее.

Второе исследование более подробно изучает сам механизм, стоящий за процессом появления морщин на пальцах. Оказалось, что локальное воздействие влаги провоцирует нервную систему на перестройку осмотических механизмов в клетках. Этот эффект и создавал морщины на ступнях ног, что приводило к гораздо лучшему сцеплению с влажной поверхностью. Такая структура кожи напоминает дренажные сети, по которым легче удалять влагу из-под ступни. Что-то вроде автомобильных покрышек.

Я думаю вы уже догадались о том, какую роль сыграли эти улучшения для наших предков. С такой кожей на кончиках пальцев легче и какое-нибудь орудие труда в руке удержать в дождь, и скользкого моллюска из воды вытащить. Ну а от способности  унести ноги от хищника в слякоть и говорить нечего.

Top